Flexible Gesundheitssensoren

Komplexe Systeme lassen sich nur mithilfe einer entsprechenden Datenbasis verstehen und steuern. Dazu wird eine immer ausgereiftere Sensortechnik benötigt, die die physiologisch relevanten Mengen messen kann. Die Erhebung von Daten nahe oder direkt am lebenden Organismus bringt besondere Herausforderungen mit sich. Die Sensoren müssen unter komplexen und veränderlichen Bedingungen zuverlässig funktionieren. Die meisten Sensoren sind jedoch heutzutage noch recht unförmig, und die Anschlusstechnik für das Auslesen der Sensordaten ist komplex.

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Künftig sollen solche Sensoren tragbar, flexibel und gewebeverträglich werden. Auf dem weiteren Weg hin zu flexiblen (Bio-)Sensoren sind mehrere komplexe, interdisziplinäre Fragestellungen zu lösen. Bei der Konzeption innovativer Lösungen ist das kombinierte Knowhow der Werkstoffkunde, der Prozesstechnik, der Life Sciences und der Biotechnologie gefragt.
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Strukturierte Folien erweitern die spezifische Funktionsoberfläche und verbessern so die Funktionalität und Empfindlichkeit der Sensoren

Zur Entwicklung flexibler (Bio-)Sensorgen gilt es, u.a. folgende Herausforderungen zu meistern:

  • neue Sensormaterialien (z.B. Polymere, Keramikwerkstoffe etc.)
  • neue Formgebungen (z.B. in der Prozesstechnik)
  • hochstrukturierte Sensorschichten (z.B. mit spezifischen Funktionsoberflächen)
  • Sensoroberflächen (z.B. mit spezifischen chemischen Affinitäten)
  • Sensoreigenschaften (z.B. günstig, tragbar, zuverlässig)
  • einfache Verbindungstechnik (z.B. elektrisch, optisch etc.)
  • langfristige Verträglichkeit für den Träger (Biokompatibilität)
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Sensoren auf der Grundlage von Kunststoff-Lichtwellenleitern oder Funktionstextilien gestatten zum einen die Modifikation der Faserummantelung mithilfe sensibler Einheiten, die auf die Umgebung reagieren, und ermöglichen zum andern die Entdeckung von Gasen, Flüssigkeiten, Biomolekülen und Mikroorganismen durch veränderte Lichtintensitäten und/oder Wellenlängen

Unser Ansatz lautet wie folgt:

  • Die genannten Herausforderungen gehen wir mit einem interdisziplinären Netzwerk an.
  • Dabei gehen Grundlagenforschung und angewandte Forschung Hand in Hand.
  • Die Empa arbeitet gleichermassen mit Wissenschafts- und Forschungseinrichtungen sowie Partnern aus der Industrie zusammen.
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Strukturiertes optisches markierungsfreies Affinitätssensorprinzip auf der Grundlage des transmissions-interferometrischen Adsorptionssensors (TInAS)